20毫秒！量子比特存儲時(shí)長(cháng)創(chuàng )紀錄

  ICC訊 據物理學(xué)家組織網(wǎng)22日報道，瑞士日內瓦大學(xué)研究人員將一個(gè)量子比特存儲在一個(gè)晶體內，持續時(shí)間長(cháng)達20毫秒，創(chuàng )下新世界紀錄，為開(kāi)發(fā)出長(cháng)距離量子通信網(wǎng)絡(luò )奠定了重要基礎。

  量子通訊和量子加密技術(shù)已經(jīng)成為提高通信安全的重要基石。當信息（量子比特，量子計算和量子信息的基本單元）通過(guò)光纖中的一個(gè)光子在兩個(gè)對話(huà)者之間傳輸時(shí)，量子理論可以確保量子比特的真實(shí)性和保密性。但建立遠程量子通信系統存在一個(gè)主要障礙：傳輸幾百公里后，光子會(huì )丟失，信號也因此消失，為此，基于量子存儲器的“中繼器”由此而生，為使中繼器能更好地發(fā)揮作用，需要讓儲存量子信息的時(shí)間持續長(cháng)一點(diǎn)。

  2015年，日內瓦大學(xué)米凱爾·阿夫澤利烏斯領(lǐng)導的團隊成功將由一個(gè)光子攜帶的量子比特在晶體（存儲器）內儲存0.5毫秒。在此過(guò)程中，光子在消失之前可將其量子態(tài)轉移到晶體的原子上，但這一持續時(shí)長(cháng)不足以構建更大的存儲網(wǎng)絡(luò )，而后者是研發(fā)遠程量子通信的先決條件。

  最新研究中，在歐洲量子旗艦計劃框架內，米凱爾·阿夫澤利烏斯團隊成功將一個(gè)量子比特存儲了20毫秒。為此，他們使用了摻有銪的晶體，這種晶體能夠先吸收光再發(fā)光。

  團隊稱(chēng)：“我們在晶體上施加了千分之一特斯拉的小磁場(chǎng)，并使用了動(dòng)態(tài)解耦方法，包括向晶體發(fā)送強烈的射頻，旨在讓稀土離子脫離環(huán)境擾動(dòng)，并將存儲性能提高近40倍?！?

  阿夫澤利烏斯表示：“這是基于固態(tài)系統（晶體）的量子存儲器的世界紀錄，在保真度略有損失的情況下，我們甚至可讓時(shí)長(cháng)達到100毫秒，這是遠程量子通信網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域的重大進(jìn)展?！?

  盡管如此，他們仍有不少問(wèn)題需要解決，比如進(jìn)一步延長(cháng)存儲時(shí)間，在確保不失真的情況下，讓存儲持續時(shí)長(cháng)超過(guò)100毫秒。此外，他們還必須設計出一次能存儲超過(guò)一個(gè)光子（使光子發(fā)生“糾纏”）的新型存儲器，“我們的目標是開(kāi)發(fā)出一個(gè)在所有這些方面都表現良好的系統，并于十年內推向市場(chǎng)?！?